高三生物工程

会计学1高三生物工程高三生物工程第1页/共35页基因组文库：基因组文库：部分基因文库如：部分基因文库如：包含一种生物的包含一种生物的全部基因全部基因包含一种生物的部分基因包含一种生物的部分基因第2页/共35页图图书书馆馆国家图书国家图书馆馆市图书馆市图书馆基基因因文文库库基因组文基因组文库库部分基因文库部分基因文库第3页/共35页限制酶限制酶基因组基因组DNADNA基因重基因重组组转化细菌转化细菌体外包装体外包装基因组文库基因组文库(Genomic library) (Genomic library) 是指将某种生物体的是指将某种生物体的全部基全部基因组因组DNADNA用限制性内切酶或机械用限制性内切酶或机械力量切割成一定长度范围的力量切割成一定长度范围的DNADNA片段，再与合适的载体在体外重片段，再与合适的载体在体外重组后，导入受体菌的群体中储存组后，导入受体菌的群体中储存，这个群体就称为该生物基因组这个群体就称为该生物基因组文库文库。其目的是分离有用的目的。其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因基因和保存某种生物的全部基因。第4页/共35页cDNA( cDNA( 互补互补DNA)DNA)： 是由生物的某一特定器是由生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内的官或特定发育时期细胞内的mRNAmRNA经体外反转录后形成的经体外反转录后形成的互补互补DNADNA片段，与载体连接片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做这种生这个受体菌群就叫做这种生物的物的cDNAcDNA文库文库 cDNAcDNA文库文库 (cDNA library(cDNA library) )反转录酶反转录酶mRNAmRNA基因重组基因重组cDNAcDNA第5页/共35页依据：目的基因的有关信息。依据：目的基因的有关信息。如：根据基因的核苷酸序列如：根据基因的核苷酸序列 基因的功能基因的功能 基因在染色体上的位置基因在染色体上的位置 基因的转录产物基因的转录产物mRNAmRNA 基因翻译产物蛋白质等特性基因翻译产物蛋白质等特性从基因文库中得到目的基因的方法从基因文库中得到目的基因的方法第6页/共35页PCRPCR技术：聚合酶链式反应技术：聚合酶链式反应目的：扩增目的：扩增DNA第7页/共35页5 5/ /3 3/ /G GG GT TC C3 3/ /5 5/ /G GA AC CC C5 5/ /3 3/ /引物引物G GG G高温高温变性变性低温低温复性复性中中温温延延伸伸5 5/ /3 3/ /A AG G引物引物5 5/ /3 3/ /5 5/ /3 3/ /90-9555-6570-75第8页/共35页过程：过程：a a、DNADNA变性变性（90-9590-95）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_b b、复性、复性（55-6555-65）：系统温度降低，引）：系统温度降低，引 物物与与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。 c c、延伸、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，酶的作用下，合成与模板互补的合成与模板互补的_。 氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链第9页/共35页 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 条件：条件：_、 _、_ _ 、 _._.等等原理：原理：_方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增为扩增循循 环的次数）环的次数）结果：结果：聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸引物引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增要有一段已知核苷酸序列的目的基因要有一段已知核苷酸序列的目的基因第10页/共35页第11页/共35页cDNAcDNA( (互补互补DNA)DNA)第12页/共35页蛋白质蛋白质mRNADNA推测推测推测推测DNADNA合成仪合成仪合成仪合成仪合成合成第13页/共35页1.基因表达载体的组成基因表达载体的组成第14页/共35页启动子终止子启动子：启动子：位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段特殊的DNADNA片断，它是片断，它是RNARNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出出mRNAmRNA，最终获得蛋白质，最终获得蛋白质终止子：终止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片断，能终止片断，能终止DNADNA的转录的转录起始密码子？终止密码子？起始密码子？终止密码子？第15页/共35页启动子终止子第16页/共35页目的：使目的基因在受体细胞中稳定存目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体的构建基因表达载体的构建a a、目的基因、目的基因b b、启动子、启动子c c、终止子、终止子d d、标记基、标记基因因e、基因的运载体、目的基因、启动子、终止子和基因的运载体、目的基因、启动子、终止子和标记基因标记基因 等都是等都是DNA片断，如何将它们连接起来？片断，如何将它们连接起来？第17页/共35页质粒质粒DNADNA分子分子一个一个切口切口两个两个黏性末黏性末端端两个两个切口切口获得目的基因获得目的基因DNA DNA 连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）同一种同一种 限制酶限制酶2 基因表达载体的构建过程基因表达载体的构建过程质粒中插入启动子、终止子和标记基因质粒中插入启动子、终止子和标记基因 等等 DNA片断，也是同样的重组方法片断，也是同样的重组方法第18页/共35页 目的基因进入受体细胞内，并且在目的基因进入受体细胞内，并且在 受体细胞内维持稳定和表达的过程。受体细胞内维持稳定和表达的过程。第19页/共35页第20页/共35页第21页/共35页第22页/共35页胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊第23页/共35页第24页/共35页 2 2将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞方法：显微注射法方法：显微注射法程序：程序： 目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵（受精）取卵（受精） 显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动新性状动物物第25页/共35页 3 3将目的基因导入将目的基因导入微生物细胞微生物细胞原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少方法：方法： 用用Ca2+处理细胞处理细胞 感受态细胞感受态细胞 表表达载体与感受态细胞混合达载体与感受态细胞混合 感受态感受态细胞吸收细胞吸收DNA分子分子第26页/共35页第27页/共35页 采用一定的技术手段，将两种生物的采用一定的技术手段，将两种生物的DNADNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。序列的部位，仍然是两条游离的单链。 第28页/共35页检测目的基因是否导入受体细胞检测目的基因是否导入受体细胞检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA 用上述用上述探针探针和转基因生物的和转基因生物的mRNAmRNA杂交杂交, ,若出若出现杂交带现杂交带, ,表明目的基因转录出了表明目的基因转录出了mRNAmRNA第29页/共35页目的基因蛋白质小鼠体内抗体目的基因受体细胞蛋白质抗原抗原杂交分子检测目的基因是否检测目的基因是否翻译成蛋白质翻译成蛋白质-抗原抗体杂交抗原抗体杂交第30页/共35页-抗原抗原- -抗体杂交抗体杂交第31页/共35页个体个体生物学水平生物学水平抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等第32页/共35页归纳: 基因工程的基本操作程序1.1.获取目的基因获取目的基因u从基因文库从基因文库u利用利用PCRPCRu化学方法人工合成化学方法人工合成2.2.构建基因表达载体构建基因表达载体u目的基因、启动子、终止子、标记基因目的基因、启动子、终止子、标记基因3.3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞u农杆菌转化法、显微注射法、农杆菌转化法、显微注射法、4.4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定u检测：是否插入、转录、翻译检测：是否插入、转录、翻译u鉴定：鉴定：第33页/共35页第34页/共35页